《供变电工程课程设计指导书》的牵引变电所B

电气化铁道供电系统与设计课程设计报告

班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师：

评语：

2011 年 12 月 30 日

自动化与电气工程学院 电气化铁道供电系统与设计

一 题目

《供变电工程课程设计指导书》的牵引变电所B。 包含有A、B两牵引变电所的供电系统示意图如图1所示：

SYSTEM2SYSTEM1

L1L2L3

BA图1 牵引供电系统示意图

表1 设计基本数据

项目 B牵引变电所 320 290 410 360 0.85（感性） YN,d11 简单(双T)接线 2 2 2回路工作，1回路备用 40% 左臂负荷全日有效值（A） 右臂负荷全日有效值（A） 左臂短时最大负荷（A） 右臂短时最大负荷（A） 牵引负荷功率因数 牵引变压器接线型式 牵引变压器110kV接线型式 左供电臂27.5kV馈线数目 右供电臂27.5kV馈线数目 10kV地区负荷馈线数目 预计中期牵引负荷增长

电力系统1、2容量分别为250MVA和200MVA，选取基准容量Sj为200MVA，在最大运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为0.13和0.15；在最小运行方式下，电力系统1、2的综合标幺值分别为0.15和0.17。图1中，L1、L2、L3长度为25km、40km、20km，线路平均正序电抗X1为0.4?/km,平均零序电抗X0为1.2?/km。

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二 设计方案简述

本课程设计较系统的阐明了牵引变电所B设计的基本方法和步骤。重点在于对牵引变压器的容量计算、牵引变压器的选择和运行技术指标的计算；牵引变电所电压不平衡度计算；电气主接线的设计；导线的选择。

三 牵引变压器的计算

3.1牵引变压器容量的计算

3.1.1牵引变压器计算容量

牵引变电所的主变压器采用YN，d11接线形式，主变压器正常负荷计算：

S?KtU(2Ix1?0.65Ix2)（kVA） Sbmax?KtU(2Iamax?0.65Ibx)（kVA）

(1) (2)

将Ix1=320A，Ix2=290A, Kt=0.9，U=27.5kV代入(1)可求得：S=20505.375（kVA）

将Iamax=410A，Ibx=290A 代入（2）可以求得：Sbmax=24960.375（kVA）

为满足铁路运输的不断发展，牵引变压器留有一定余量，预计中期牵引负荷增长40%。 则 Sy?140%S（kVA）=28707.525（kVA）

(3)

于是根据所得容量，查询附录一，可选择SF1?31500/110型三相双绕组牵引变压器。

3.1.2牵引变压器过负荷能力校验

S校?Sbmax=16640.25（kVA） （K=1.5） K(4)

3.2牵引变压器运行指标计算

3.2.1牵引变压器功率损耗计算

由已知可求得Ip1=161A，Ip2=151A，根据下面的公式计算：

212?222I?(I)?(I)?IpIpxx?cax3132912?212?222I?(I)?(I)?Ip1Ip2 ?bcxx2x1339?112?222I?(I)?(I)?Ip1Ip2x1x2?abx339? (5)

222?pd(Icax?Ibcx?Iabx)4 则 ?Ad?0.876=38.46（kWh/年） (6) 1023Ie 其中?Pd?148kw，Ie=S/3UN=381.8(A)

全年实际空载电能损失为：?A0?0.876?p0=33.726（104kWh/年）

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4 全年牵引变压器的实际总电能损失为：?AT??Ad??A0=72.186??10kwh年????

(8)

3.2.2牵引变压器在短时最大负荷下的电压损失

2 归算到27.5kv侧，三相结线牵引变压器的电抗值：XUd%UeT?3100S?7.56?

e 引前相和滞后相最大电压损失：

???U?Tqmax??0.4Iqmax?0.13IhpXT???U Thmax???0.4Ihmax?0.33Iqp?XT 代入数值可得：?UTqmax=1091.44V，?UThmax=1490.30V 电压损失：?U??UTqmax??UThmax?2581.7428V

3.3牵引变电所电压不平衡度计算

3.3.1计算电网最小运行方式下的负序电抗

X（-）?X?U2e??sSX1102?s?Xls?LXl?Xs?LXl? j200已知X?s=0.17, L=25km，X1=0.4?/km根据公式（10）求得：X???s=20?。

3.3.2计算牵引变电所在紧密运行工况下注入110kV电网的负序电流

I(?)?1I22max431max?I2max?I1maxI2max =55.922A

3.3.3构造归算到110kV的等值负序网络

归算到110kV，三相双绕组牵引变压器、供电系统等值负序网络如图2所示：X(?)sX(?)?I(?)max 图2归算到110kV，三相双绕组牵引变压器、供电系统等值负序网络

3.3.4牵引变电所110kV母线电压不平衡度计算及校验

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(9) (10)

(9)

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（?）（-）(?) 相负序电压计算：U?XsImax =1118.4V (10)

110kV母线电压不平衡度计算及校验按下式进行：

?u?U???110000/3?100%?2.5% (11)

本次课程设计按2.5%考核，将U???=1118.4V，代入公式（13）得：?u?1.76%<2.5%所以，满足校验。

四 开关设备选型及稳定性校验

4.1短路电流的计算

牵引变压器的变电所短路示意图如图3所示。

110KV电源1#主变d1(3)27.5kv(3)d2(3)d4d3(3)(3)d5 图3 牵引变压器的变电所短路示意图

简化计算，电网电源容量按无限大考虑。计算中，取系统最大运行方式下综合电抗。 冲击系数按表2选取：

表2 冲击系数

电压等级 110kV 1.80 27.5kV 1.70 10kV 1.55 Kch 4.1.1线路电抗

Xl?x1l1*SB200?0.4?25??0.0825 22Uav2?110*最大运行方式下系统2的综合电抗标幺值为：XG?0.15； 因为电网电源为有限大容量，故E*?1；

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